PRCTICA N 4

VOLUMEN MOLAR Y REACTIVO LIMITANTE

TABLA DE CONTENIDO:

RESUMEN2

PRINCIPIOS TEORICOS3

DETALLES EXPERIMENTALES7

TABLAS Y CALCULOS14

CONCLUSIONES 16

RECOMENDACIONES17

APENDICE18

BIBLIOGRAFIA21

INTRODUCCIN

Muchas veces en la vida diaria realizamos actividades en las cuales a veces el tiempo, dinero, etc. no nos favorece para poder realizarlos satisfactoriamente, ya que existen diversos factores que impiden ello. En la qumica ocurre algo similar, cuando realizamos procesos qumicos, tratamos de que en una reaccin los reactantes formen, en el menor tiempo posible y de una manera esperada, productos que son tiles para el consumo humano.En ello es lo que nos enfocamos, si en una reaccin algn reactante no se consume adecuadamente se verifica que algo est ocurriendo. Conforme a ello se define reactivo limitante, quien se consume por completo y favorece para una buena reaccin, y reactivo en exceso, quien no se consume por completo.Gracias a la contribucin de A. Lavoisier, ley de la conservacin de la masa, la estequiometria nos ayuda a saber la relacin de las cantidades usadas en la produccin de una determinada sustancia y con dichas relaciones podemos saber las cantidades necesarias para poder producir en mayores cantidades, generando un excedente productivo, el cual se puede comercializar generando beneficios y ganancias a la empresa debido a que con los conocimientos necesarios, puede organizar, determinar y planificar la produccin.

OBJETIVOS

Determinar el reactivo limitante en la formacin de un precipitado Determinar las composiciones de las mezclas de sales. Determinar los rendimientos terico y experimental de una reaccin Determinar el porcentaje de error de una reaccin qumica. Buscar la relacin que existe entre los pesos de las sustancias reaccionantes y de los productos, durante una reaccin qumica de acuerdo a la ley de conservacin de la masa. Determinar el volumen molar del oxgeno, a partir del volumen de agua desalojado por el gas desprendido en la reaccin correspondiente.

PRINCIPIOS TERICOS

1. Reactivo Limitante (RL):

En una reaccin qumica, es el que se consume completamente, lo cual favorece la reaccin, y se halla en menor proporcin. Limitan el porcentaje de rendimiento y son costosos. Existen dos factores que limitan el rendimiento:a) La cantidad inicial de reactanteb) El % error del rendimiento de la reaccin

2. Reactivo en exceso: En una reaccin qumica el reactivo en exceso es aquel que se encuentra en mayor proporcin, por ende al final de la reaccin formar un precipitado, que es la parte que no reaccion.

3. Rendimiento terico:

Es la mxima cantidad que puede obtenerse cuando los reactantes forman los productos.

4. Volumen molar normal (Vo):

Se conoce as, al volumen ocupado por una mol (n=1) de gas a C.N (P= 1 atm; T= 273 K). Experimentalmente:Un mol de gas a C.N ocupa 22.4 LVo = 22.4L

5. ESTEQUIOMETRA

La estequiometra es aquella parte de la qumica que se encarga del estudio cuantitativo de las relaciones entre aquellas sustancias que participan en una reaccin qumica, reactantes y productos. Para realizar dicho anlisis cuantitativo se recurre a las leyes experimentales de la combinacin qumica.

Es la descripcin de los clculos relacionados a la masa de los tomos en un compuesto y, a las masas de los reactantes y productos en una reaccin qumica.

5.1 Leyes de la estequiometra:a) Ley de la conservacin de la masa ( A. Lavoisier, 1774)

La masa total de los materiales presentes, despus de una reaccin qumica, es la misma que la masa total antes de la reaccin. La materia no se crea ni se destruye, solo sufre un cambio.

b) Ley de las proporciones definidas( J. Proust, 1799)

Todos los compuestos contienen elementos en ciertas proporciones definidas y no en otras combinaciones. En un compuesto dado, son constante los nmeros relativos y los tipos de tomos.

c) Ley de las proporciones mltiples ( J. Dalton, 1803)

Diferentes masas de un elemento que se combinan con una masa fija de otro, para dar compuestos distintos, estn relacionados en la forma de nmeros enteros sencillos. Si dos elementos A y B se combinan para formar ms de un compuesto, las masas de B que se pueden combinar con una de A, estn en una razn de pequeos nmeros enteros.

6. ESTADO GASEOSO

Un gas es un fluido que ocupa en su totalidad el recipiente que lo contiene, a la vez que ejerce una presin igual sobre toda la superficie de las paredes del recipiente. Lquidos y slidos difieren bastante de los gases en su comportamiento, ya que los gases son, en diversos aspectos, mucho ms sencillos que los lquidos y los slidos.

Estn sujetos a cambios de temperatura y presin. Las leyes que norman su comportamiento han desempeado una importante funcin en el desarrollo de la teora atmica de la materia y la teora cintica molecular de los gases.

Es el estado de la materia que se caracteriza por tener una gran energa cintica interna debido a que la fuerza de repulsin intermolecular es mayor que la de atraccin, por eso los gases carecen de forma y volumen definido. El movimiento molecular de los gases resulta totalmente aleatorio y las fuerzas de atraccin entre sus molculas son tan pequeas que cada una se mueve en forma libre y fundamentalmente independiente de las otras.

6.1 Leyes de los gases:a) Ley de Boyle: La presin de una cantidad fija de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen del gas.

P1.V1 = P2.V2

b) Ley de Charles: En una masa fija de gas, el volumen (V) y la temperatura absoluta (T) son directamente proporcionales a presin constante.

V1/T1 = V2/T2

c) Ley de Gay Lussac: En una masa fija de gas, la presin (P) y la temperatura (T) son directamente proporcionales a volumen constante.

P1/T1 = P2/T2

7. Presin de un gas:Los gases ejercen presin sobre cualquier superficie con la que entren en contacto, ya que las molculas gaseosas se hallan en constante movimiento. Los humanos nos hemos adaptado fisiolgicamente tan bien a la presin del aire que nos rodea, que por lo regular desconocemos su existencia, quiz como los peces son inconscientes de la presin del agua sobre ellos.

8. Presin Atmosfrica:Los tomos y las molculas de los gases en la atmsfera, como el resto de la materia, estn sujetos a la atraccin gravitacional de la Tierra; por consiguiente, la atmsfera es mucho ms densa cerca de la superficie de la Tierra que en altitudes elevadas. La fuerza que experimenta cualquier superficie expuesta a la atmsfera de la Tierra es igual al peso de la columna de aire que est encima de ella. La presin atmosfrica, como lo indica su nombre, es la presin que ejerce la atmsfera de la Tierra.

9. Catalizador

Un catalizador es una sustancia que modifica la velocidad de una reaccin qumica sin experimentar un cambio qumico, es alterado fsicamente a menudo por molculas de los reactivos absorbidos qumicamente. La mayora de los catalizadores aceleran la reaccin, pero pocos la retardan, los catalizadores pueden ser slidos lquidos y gaseosos. Existen dos tipos de catalizadores:

Catalizador Homogneo:Es aquel catalizador que est presente en la misma fase de las molculas reaccionantes. Los ejemplos abundan tanto en disolucin como en fase gaseosa como en disolucin. Por ejemplo, consideremos al perxido de hidrogeno acuosa, H2O2 (ac), en agua y en oxgeno. 2H2O2 2H2O + O2En ausencia de un catalizador esta reaccin ocurre extremadamente lenta.

Catalizador Heterogneo:Es aquel catalizador que existe en una fase diferente a la de las molculas reaccionantes, por lo general como un slido en contacto con reactivos gaseosos o reactivos en una disolucin liquida. Con frecuencia, el catalizador heterogneo est compuesto por metales u xidos metlicos, como por ejemplo el nquel, platino, el palatino, el xido de magnesio entre otros.

DETALLES EXPERIMENTALES

Volumen Molar1. Materiales: Tubo de ensayo. Pinza. Colector de vidrio. Baln de destilacin. Mechero Bunsen. Termmetro. Probeta. Balanza. Desecador.1. Compuesto: H2O. KClO3. MnO2 (Catalizador).1. Detalles:1. Pesamos el tubo de ensayo o tubo de prueba (WP) en la balanza, cuyo peso es WTP = 21,65g.

1. Luego agregamos al tubo de prueba la mezcla (KClO3) + el catalizador (MnO2), esta mezcla tiene un color plomo oscuro y lo volvemos a pesar:1. WTP + Wmezcla = 24,25g.2KClO3 + MnO2 6O2(g) + 2KCl + MnO2 [(2-1) x 87,5%] de KClO3 = 2,275g. [(2-1) x 12,5%] de MnO2 = 0,325g.

1. Llenamos el baln de destilacin de H2O del cao hasta rebalsar. Y conectamos la manguera de salida del baln de destilacin con el colector de vidrio y la manguera de entrada con el tubo de prueba, y este a su vez se calienta en el mechero Bunsen pasndolo formando un ngulo de 45.

1. Notamos que la concentracin de KClO3 + MnO2 comienza a reaccionar as liberando O2(g) y este a su vez desplaza al H2O generando tambin vapor de agua y el agua comienza a salir por el tubo de salida y as llenando el colector de vidrio.

1. Luego medimos, el agua desalojado en el colector de vidrio en la probeta y el volumen obtenido, tambin viene a ser el volumen del O2 obtenido.V (AGUA desalojada) = V(OXGENO) = 494ml.

1. Al instante procedemos a medir con el termmetro, la temperatura del agua que est en el baln de destilacin y obtenemos:Tagua = Toxgeno = 25C = 298K.

1. Luego la solucin que se estaba calentando en el mechero lo llevamos al desecador, para que este pueda enfriarse.

1. Por dato sabemos que la presin a nivel del laboratorio o presin total y la presin del vapor de agua respectivamente es: PTOTAL = 756mmHg.PVAPOR DE AGUA = 23.8mmHg a 20C.

1. Ahora la presin del O2 se llega calcular:PTOTAL = POXGENO + PVAPOR DE AGUAPOXGENO = 732,2mmHg.

1. Procedemos a realizar los clculos basados en datos obtenidos (experimentales) y tericos.1. Datos obtenidos (experimentales): T1 agua = Toxgeno = 25C = 298K. V1 (OXGENO) = 494ml = 494x10-3L. P1 OXGENO = 732,2mmHg1. Datos Tericos (condiciones normales): T2 agua = 273K V2 (OXGENO) = V2 P2 OXGENO = 760mmHg.

1. Aplicamos la ecuacin general de los gases para dos estados particulares, para obtener el volumen terico del oxgeno:

V1 x P1 V2 x P2= T1 T2

494 x 732,2= V2 x 760 298 273 V2 = 436 x 10-3L.1. Ahora sacamos el tubo de prueba del desecador, pues este contiene KCl y MnO2 y optamos por pesarlo, ya que obtiene la mezcla sin oxgeno, vemos que el nuevo peso del tubo de prueba es:1. WTP + W(MEZCLA OXGENO) = 23,36g.

1. Despus obtenemos el peso del oxgeno restando: [a) b)] y es:WOXGENO = 0,89g.

Peso terico del O2. 2KClO3 + MnO2 3O2(g) + 2KCl + MnO2 2 x 122,53 x 32 2,275W(Terico del Oxgeno) W(Terico del Oxgeno) = 0,8914g.

% DE ERROR EXPERIMENTAL DEL O2

%e = (VT VE) x 100 = (0,8914 0,89) x100 VT 0,8914

%e = 0,16%

1. Finalmente llegamos a calcular el volumen molar del oxgeno.

WOXGENO V2 1 mol de O2 VMOLARRemplazamos:0,89g 436 x 10-3L 32g VMOLAR

VMOLAR = 436 x 10-3 x 320,89 VMOLAR = 15,67L

% DE ERROR RELATIVO DEL O2

%e = (VT VE) x 100 = (22,4 15,67) x100 VT22,4 %e = 30,04%

Reactivo Limitante1. Materiales: Vaso de precipitacin de 400ml. 2 Vasos de precipitacin de 100ml. Pipeta. Propipeta. Embudo. 2 papeles filtro. 2 Luna de reloj. Soporte de embudos. Estufa. Bagueta. Esptula.

1. Mezcla: BaCl2.2H2O. Na3PO4.12H2O.

1. Detalles:1. Formacin de precipitado. 2Na3PO4(ac) + 3BaCl2 Ba3(PO4)2(s) + 6NaCl(ac)

Papel Filtro (1) Pesamos el papel filtro, cuyo peso es: WPF = 1,06g.1. Se toma el vaso de precipitacin (1), y se tara en la balanza, y echamos BaCl2.2H2O con ayuda de la esptula, tarar significa pesar el vaso de precipitacin con la mezcla, sin contar con el peso del vaso de precipitacin, es decir solo se pesa la mezcla slida, obteniendo as un peso de 1,02g.

1. Se toma el vaso de precipitacin (2) y se le hecha la otra mezcla de Na3PO4.12H2O en la balanza y optamos por tarar la balanza as obteniendo un peso de 1,01g.

1. En ambos vasos de precipitacin con sus respectivas mezclas se le agrega 100ml de agua destilada, lo realizamos con ayuda de la probeta y se comienza agitar un poco con ayuda de la bagueta.

1. Luego juntamos ambos vasos en el otro vaso de precipitacin de 400ml, y lo agitamos por 1 minuto y esperamos 10 minutos para ver si forman precipitado.

1. Despus del tiempo determinado, comenzamos a sacar de 10ml en 10ml del vaso de precipitacin de 400ml, y lo echamos en otro vaso de precipitacin (3) hasta obtener 50ml de la mezcla total. Este vaso de precipitacin (3) se guarda para los siguientes pasos.

1. La solucin total restante del vaso de precipitacin de 400ml viene a ser 150ml y este se agita para ser filtrado.

1. Se coloca el papel filtro doblado en cuatro partes en el embudo y este a su vez en el soporte de embudos, para que el papel no se despegue es necesario rociarle un poco de agua destilada.

1. ahora filtramos toda la mezcla total restante, y como vemos que an quedan precipitado en el vaso le agregamos un poco de agua destilada.

1. Esperamos que todo el solvente haya cado del embudo.

1. El papel filtro (1) es llevado a la estufa para que pueda recuperar la temperatura ambiental y este slido viene a ser el: Ba3(PO4)2.

1. De la nueva solucin filtrada sacamos 50ml (medimos con ayuda de la probeta) para otros 2 vasos de precipitacin.

1. Sacamos luego de un tiempo el papel filtro de la estufa y lo volvemos a pesar obtenindose: 2,35g.

1. Comenzamos a restar la ltima pesada y primera pesada del papel filtro.

WPF1(FINAL) - WPF1(INICIAL) = 2,35 1,06g = 1,29g.

W Ba3(PO4)2. = 1,29g

1. Determinacin del reactivo limitante.

1. 5 gotas de BaCl2 0,5 M.1. Agregamos estas 5 gotas a uno de los vasos de 50ml obtenidos en los procesos anteriores.1. Notamos que no forma precipitado y tiene un color incoloro.

1. 5 gotas de Na3PO4 0,5 M.1. Igualmente agregamos las 5 gotas al otro vaso de precipitacin y notamos que este si forma precipitado y tiene un color plateado transparente.1. Con ello notamos que el reactivo limitante es el Na3PO4.

1. Determinacin del exceso del reactante.Papel Filtro (2)

1. Se hecha 5ml del reactivo limitante Na3PO4 al vaso de precipitacin (3), este vaso fue obtenido anteriormente en el paso 1-e.

1. Pesamos el segundo papel filtro obteniendo: WPF2(INICIAL) = 1,22g.

1. Nuevamente comenzamos a filtrar la solucin (a), colocamos el papel filtro en el embudo y este a su vez en el soporte de embudo. Comenzamos baando el papel filtro con un poco de agua destilada.

1. Entonces se le hecha la solucin (a) y esperamos a que se haya filtrado bien, en la filtracin se ayuda con la bagueta.

1. Notamos que la solucin filtrada sale incolora.

1. Ahora el papel filtro (2) lo llevamos a la estufa para que restablezca su temperatura ambiental.

1. Finalmente se saca el papel filtro de la estufa y se vuelve a pesar obteniendo un peso de Ba3(PO4)2:

WPF2(FINAL) = 1.23g.

WPF2(FINAL) - WPF2(INICIAL) = 1.23g - 1,22g = 0,01g.

CLCULOS DE VOLUMEN MOLAR

ORDENCLCULOSRESULTADOS

1W(TUBO DE PRUEBA)21,65 g

2W(TP + MEZCLA) Inicial24,25 g

3WKClO32,275 g

4WMnO20,375 g

5W(TP + MnO2 + KCl ) final23,36 g

6W(OXGENO) experimental0,89 g

7T en kelvin298 K

8Presin de vapor de agua23,8 mmHg

9Presin baromtrica o condiciones de laboratorio756 mmHg

10Presin de oxgeno (gas)732,2 mmHg

11Volumen de oxgeno desalojado494 ml

12Volumen O2 a C.N.436,0 ml

13W(TERICO DEL OXGENO)0,8914 g

14% Error experimental en relacin al O20,16 %

15Volumen terico de oxgeno 0,624 L

16% Error relativo de o230,13 %

17Volumen molar de O215,67 L

18% Error relativo de volumen molar30,04 %

CONCLUSIONES:Volumen molar Bajo condiciones normales, es decir, 1 atm depresiny273,15Kdetemperatura,elvolumen molar de O2es de 22,39 L. El volumen molar de un gas en condiciones normales de presin y temperatura es prximo a los 22,4 L que ocupa en estas condiciones un mol de un gas ideal. Al identificar la ley deAvogadro podemos determinar el volumen molas teniendo en cuenta que en una mol de cualquier sustancia que se encuentra en estado gaseoso

Reactivo Limitante Es importante saber principalmente cual es el reactivolimitante y el reactivo en exceso igualmente es la Estequiometria y el balanceo Porque podremos saber cunto reactivo debemos echar para preparar un producto especifico As tambin podemos economizar nuestros gastos en la elaboracin Se afirma el hecho de saber que generalmente habr una variacin en los productos obtenidos mediante los clculos del rendimiento terico y los que se logran en la reaccin real

RECOMENDACIONES

Verificar las conexiones. Adems el baln de destilacin deber ser llenado con agua cuidando de que no obstruya la salida del gas(O2) a obtener. Tener el conocimiento de las condiciones de presin y temperatura en las cuales se trabajanpara as realizar mejorlos clculos correspondientes.

Al momento de retirar el agua mediante el soplo, retirar el agua desalojada pues ese volumen no corresponde al volumen del gas liberado.

Se deben seguir los pasos perfectamente para hallar tanto la masa equivalente como el volumen molar, ya que puede haber una fuga de O2

Vertir el agua destilada al papel filtrador que se encuentra en el embudo, para que este papel se pegue bien a las paredes del embudo.

Tener control del tiempo (15 min) a la hora de colocarel papel filtrador con el precipitado en la estufa, para que no se consuma el papel filtrador.

Antes de vertirla solucin alembudo agitar encada momento lasolucin.

APENDICECUESTIONARIO:VOLUMEN MOLAR1) I. Elvolumen molarde una sustanciaes elvolumende unmolde sta. II. El volumen se mide a condiciones normales de temperatura y presin III. Unmolde cualquier sustancia contiene 6,0221023partculas. De aqu resulta, teniendo en cuenta laley de Avogadro, que un mol de cualquier sustancia gaseosa ocupar siempre el mismo volumen IV. Presin= 1atmsfera,Temperatura= 273K = 0 C.Este valor de 22.4 Ltrs. se conoce comovolumen molar normal de un gas V. Este valor del volumen molar corresponde a los llamadosgases ideales

2) Una causa de haber tenido un alto porcentaje de error es que pueda haber salido un porcentaje de gas en el Baln de destilacin en el experimento y que el volumen desplazado resulte menos de lo que debera ser.3) 2NO2 2NO(g)+1O2(g)

Sb2 +O5 Sb2O3 + O3

4NO(g)+6H2O 4NH3+5O2

2N2O5 4NO2+O2

2H2O 2H2+O

4)S, porque se necesita hallar el volumen que ocupa el oxigeno para as poder encontrar el volumen molar y completar el experimento. Se comprueba esta descomposicin cuando el agua deja de caer en el frasco colector.

5) Sabemos que:Vm= V / n

PxV=RxTxn

742mmHg x Vm=62.4 mmHg.L x (25 + 273) K

Vm=62,4 x298= 25.06Lts.

6)I. A condiciones experimentales el O2 est a un volumen de 480ml y tiene0.62g D1=0.62gx1ml /480ml 0.001L=1.291g/L

II. A condiciones normales el O2est a un volumen de 430ml y tiene 62g

D2=0.62gx1ml /430ml 0.001L=1.44g/L

7)

Fe2O3(s)+3C(s)3CO(g)+ 2Fe(s)

a)

Peso frmula de Fe2O3(s)=160Masa atmica de carbn=12

X =240 x0.036/160 =0.054 toneladas

b)

M= 0.1078 TONELADAS

c)Peso frmula de Fe(s)= 56Peso frmula de Fe2O3(s)=160 REACTIVO LIMITANTE1) 2) 2 Na3PO4 + 3BaCl2 Ba3(PO4) + 6 NaCl Na3PO4 = 2(163gr)= 326gr BaCl2 = 3(208gr)= 416gr3) Al + S Al2S3 Balancear la ecuacin2Al +3 S Al2S3

Ver el nmero de moles estequiometricos de cada reactante

Dividir las moles reales son las moles estequiometrias 0.37/2=0.185 ...AL0.70/3=0.233 S

Calcular las moles reales de cada reactante

El menor valor es el REACTIVO LIMITANTE Al

4) Ca(CO3) + 2HCl H2 CO3 + CaCl2

Ca(CO3)=100gr60%150gr=90gr Reactivo limitante Respuesta 1: 9/10 Ca(CO3) .2 HCl/1 Ca(CO3)= 1.8gr de HCl Sobra Respuesta 2: 9/10 Ca(CO3) .1mol CaCl2 /1mol Ca(CO3)=99.8gr de CaCl

BIBLIOGRAFA

Qumica preuniversitaria Wilfredo Florentino La Torre; Editorial Moshera

Qumica General L. Brown, Lemay, Bursten,Woodwardpg. 290 - 315 Qumica General Frederick R. Longo pg. 59 - 68

Qumica General Petrucci 8va Edicin

Qumica General Raymond Chang

BARROW, Gordon M.Quimica general

LABORATORIO DE QUMICA GENERAL

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